JP7320683B2 - レゾルバ - Google Patents

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Description

本発明は、ステータに対するロータの回転角を検出するレゾルバに関する。
従来、モータ(特にブラシレスモータ)の回転角を精度良く検出するセンサの一つとして、ステータ(固定子)に対するロータ(回転子)の回転角を検出するレゾルバが知られている。例えば特許文献1には、シートコイルを用いることでコイル部分を薄型化したレゾルバが開示されている。また、特許文献2には、レゾルバを含むインダクティブセンサが開示されており、このインダクティブセンサは、ロータのコイルのパターンが相互に適合する二の形態により形成されている。
特開2017-90431号公報 特開2019-200106号公報
レゾルバで検出された回転角の情報はモータ制御に利用されることから、レゾルバには高い角度検出精度が要求される。しかしながら、上記の特許文献1のレゾルバでは、シートコイルにおいて電気角の位相が互いに90度異なる第1励磁巻線と第2励磁巻線とを、基材の一方の面と他方の面とに配置していることから、1層あたりのコイル数(巻数)が少ないためコイルが生じる1層あたりの磁束が弱く、信号強度が出にくい。このため、角度検出精度を高めることが難しいという課題がある。これに対し、層数を増やすことで信号強度を稼ぐこともできるが、層数を増やすと、磁気回路の磁気抵抗が大きくなる、製造における積層ズレによる検出精度の低下(磁界の歪み)を招く、製造コストが増す、といったデメリットが生じると考えられる。また、特許文献2のレゾルバの場合、励磁側であるロータコイルのコイルパターンが2層の矩形パターンにより形成されているため、各磁極と検出コイルとの軸方向距離が互いに異なっており、角度検出精度の向上のためには改良の余地がある。
本件のレゾルバは、このような課題に鑑み案出されたもので、角度検出精度を向上させることを目的の一つとする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
開示のレゾルバは、ロータのステータに対する回転角を検出するレゾルバであって、前記ロータまたは前記ステータに設けられ、シート状の基板に形成された励磁コイルと、前記ロータまたは前記ステータに設けられ、シート状の基板に形成された検出コイルとを有する。励磁コイル及び検出コイルのうち少なくともいずれか一方は、電気角の位相が互いに90度相違する交流信号が入力される正弦コイル及び余弦コイルである。正弦コイルは、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイルの正弦コイルパターンが基板の同一層に配置される。余弦コイルは、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイルの余弦コイルパターンが基板の同一層に配置される。各々の一対のくし型閉コイルは、第一くし型閉コイル及び第二くし型閉コイルを有する。第一くし型閉コイルは、ロータの回転中心を中心とした外円に沿う円弧部、及び、当該円弧部に沿った円弧から回転中心を中心とし外円の径方向内側に位置する内円側の円弧に向かって延びる第一凸部を組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第二くし型閉コイルは、内円に沿う円弧部、及び、当該円弧部に沿った円弧から外円側の円弧に向かって延びる第二凸部を組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。
開示のレゾルバによれば、1層あたりの信号強度を向上し、かつ信号強度の差を低減でき、角度検出精度を高めることができる。
第一実施形態に係るレゾルバの構造を示す模式図である。 図1のレゾルバが備えるロータ及びステータの磁束及び電流の流れを説明するための模式図である。 図2のステータを軸方向から視た図(平面図)である。 図2のロータを軸方向から視た図(平面図)である。 (a)及び(b)は図3のステータを構成する各層を示す平面図である。 一対のくし型閉コイルを説明するための模式図である。 図5(a)のX部拡大図である。 図7のY-Yの位置でロータ及びステータを切断した模式的な断面図である。 (a)~(c)はくし型閉コイルのコイルパターンを例示する図(図7に対応する図)である。 くし型閉コイルの他のコイルパターンを示す図である。 第一実施形態の第一変形例に係るレゾルバのステータの平面図である。 第一実施形態の第二変形例に係るレゾルバのロータの平面図である。 第一実施形態の第二変形例に係るレゾルバのステータの平面図である。 第二実施形態に係るレゾルバの構造を示す模式図である。 図14に示すレゾルバのロータの平面図である。 図14に示すレゾルバのステータの平面図である。
[1.第一実施形態]
[A.全体構成]
図1は第一実施形態としてのレゾルバ1の構成を示す模式図である。本実施形態のレゾルバ1は、二相励磁単相出力型の検出器であって、振幅変調された交流信号を入力し、それを用いて位相変調された信号から回転角を検出する変調波型レゾルバである。レゾルバ1は、ロータ2(回転子)とステータ3(固定子)と制御装置4とを備え、ステータ3に対するロータ2の回転角を検出する。ロータ2は、ステータ3に対して回転中心Cまわりに回転可能に軸支され、ステータ3は、図示しないケーシングに対して固定される。ロータ2及びステータ3の各々にはシート状に形成された複数のシートコイルが設けられる。
制御装置4は、ステータ3に対するロータ2に回転角を演算して出力するものである。制御装置4には、シートコイルに供給される交流信号を生成する信号生成回路5と、シートコイルから返送される交流信号に基づき、回転角に対応する角度情報を出力する信号処理回路6とが内蔵される。信号生成回路5で生成された交流信号は、電磁誘導によりステータ3側からロータ2側へと伝達された後、ロータ2側からステータ3側へと返送されて信号処理回路6へと入力されるようになっている。
図1に示すレゾルバ1のロータ2及びステータ3には、いずれも回転中心Cと同軸に配置された第一コイル群10及び第二コイル群20が設けられる。第一コイル群10は、軸倍角がnXの励磁コイル11,12及び検出コイル13と、送信アンテナコイル14と、受信アンテナコイル15とを含むコイル群である。言い換えれば、第一コイル群10の励磁コイル11,12及び検出コイル13は多極コイルであり、n個の磁極対を形成する。なお、軸倍角を表すnの値は、2以上の自然数であればよく、nの値が大きいほど角度分解能が向上する。
第二コイル群20は、軸倍角が1Xの励磁コイル21,22及び検出コイル23と、送信アンテナコイル24と、受信アンテナコイル25とを含むコイル群である。第二コイル群20の励磁コイル21,22及び検出コイル23も多極コイルであるが、形成する磁極対の数は1個である。励磁コイル11,12,21,22及び受信アンテナコイル15,25はステータ3に設けられ、検出コイル13,23及び送信アンテナコイル14,24はロータ2に設けられる。以下、第一コイル群10及び第二コイル群20に含まれる各コイルをそれぞれ区別する場合には、冒頭に「第一」,「第二」を付す。
第一励磁コイル11,12及び第二励磁コイル21,22にはそれぞれ、電気角の位相が互いに90度相違する交流信号が入力される。以下、コサイン波の交流信号が入力される第一励磁コイル11及び第二励磁コイル21を、第一正弦励磁コイル11及び第二正弦励磁コイル21ともいい、サイン波の交流信号が入力される第一励磁コイル12及び第二励磁コイル22を、第一余弦励磁コイル12及び第二余弦励磁コイル22ともいう。
第一検出コイル13は、第一正弦励磁コイル11及び第一余弦励磁コイル12に対してロータ2の軸方向に対向する位置に配置される。同様に、第二検出コイル23は、第二正弦励磁コイル21,第二余弦励磁コイル22に対してロータ2の軸方向に対向する位置に配置される。第一送信アンテナコイル14は、第一検出コイル13と直列接続された巻線であり、第二送信アンテナコイル24は、第二検出コイル23と直列接続された巻線である。第一受信アンテナコイル15は、第一送信アンテナコイル14に対してロータ2の軸方向に対向する位置に配置され、第二受信アンテナコイル25は、第二送信アンテナコイル24に対してロータ2の軸方向に対向する位置に配置される。
図2に示すように、第一コイル群10では、ステータ3側に設けられた第一正弦励磁コイル11及び第一余弦励磁コイル12のそれぞれに交流信号が入力されると、励磁して磁束を発生する。この磁束は、ロータ2側の第一検出コイル13に鎖交して誘起電圧が発生する。第一検出コイル13と第一送信アンテナコイル14とは直列接続されており、誘起電圧の電流によって第一送信アンテナコイル14が励磁され磁束が発生する。この磁束はステータ3側の第一受信アンテナコイル15に鎖交して誘起電圧が発生する。この誘起電圧の出力波形が信号処理回路6によって読み取られる。
第二コイル群20においても同様であり、第二正弦励磁コイル21及び第二余弦励磁コイル22のそれぞれに交流信号が入力されると、励磁して磁束を発生し、この磁束が第二検出コイル23に鎖交して誘起電圧が発生する。第二検出コイル23と第二送信アンテナコイル24とは直列接続されており、誘起電圧の電流によって第二送信アンテナコイル24が励磁され磁束が発生する。この磁束はステータ3側の第二受信アンテナコイル25に鎖交して誘起電圧が発生する。この誘起電圧の出力波形が信号処理回路6によって読み取られる。信号処理回路6は、読み取った誘起電圧の出力波形の位相変化に基づき、ロータ2の回転角を求める。
[B.要部構成]
図3はステータ3を軸方向から視た図(以下「平面図」という)であり、図4はロータ2の平面図である。図3に示すように、ステータ3は、中央に円形の孔があいたシート状の基板7と、この基板7に形成された径の異なる四つの円環状のコア3A(図2参照)と、各コア3A上に設けられた上記のシートコイル11,12,15,21,22,25とを有する。本実施形態のレゾルバ1では、ステータ3に設けられた励磁コイル11,12,21,22が、交流信号の入力される正弦コイル11,21及び余弦コイル12,22である。
また、図4に示すように、ロータ2は、中央に円形の孔があいたシート状の基板8と、この基板8に形成された径の異なる四つの円環状のコア2A(図2参照)と、各コア2A上に設けられた上記のシートコイル13,14,23,24とを有する。固定側の基板7及び回転側の基板8には、例えばFPC(Flexible Printed Circuits)が用いられ、コア3A,2Aには、例えば電磁鋼板やアモルファス、フェイライト粉末を含む磁性シートが用いられる。アモルファス粉末であれば磁束をより強めることができる。
図5(a)及び(b)は、図3のステータ3を2層に分けて示した平面図である。この図から明らかなように、本実施形態のステータ3のコイルは、2層のステータ片3-1,3-2から構成される。これらのステータ片3-1,3-2はそれぞれ、一枚の基板7のおもて面と裏面とに設けられる。言い換えると、図5(a)に示すステータ片3-1は、基板7のおもて面の平面図であり、図5(b)に示すステータ片3-2は、基板7の裏面の平面図である。なお、ステータ片3-2は、ステータ片3-1側から透過して見た図となっている。
図5(a)に示すように、基板7のおもて面(一つの層)には、第一正弦励磁コイル11と、第一受信アンテナコイル15と、第二正弦励磁コイル21と、第二受信アンテナコイル25とが、径方向外側からこの順に配置される。第一正弦励磁コイル11は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル11A,11B(後述)の正弦コイルパターンが基板7の同一層(ここではおもて面)に配置される。第一受信アンテナコイル15は、第一正弦励磁コイル11と間隔をあけて径方向内側に配置され、回転中心Cの周囲を螺旋状に旋回するように導体を配索した形状に形成される。
第二正弦励磁コイル21は、往路コイル21Aと復路コイル21Bとを繋いだ形状に形成される。往路コイル21Aは、例えば第二正弦励磁コイル21が配索される平面で、回転中心Cを通る仮想的な直線によって二分割された円環領域の一方において渦巻状に導体を配索した形状に形成される。また、復路コイル21Bは、上記の仮想的な直線によって二分割された円環領域の他方において渦巻状に導体を配索した形状に形成される。第二受信アンテナコイル25は、第二正弦励磁コイル21と間隔をあけて径方向内側に配置され、回転中心Cの周囲を螺旋状に旋回するように導体を配索した形状に形成される。
一方、図5(b)に示すように、基板7の裏面(他の層)には、第一余弦励磁コイル12と、第一受信アンテナコイル15と、第二余弦励磁コイル22と、第二受信アンテナコイル25とが、径方向外側からこの順に配置される。第一余弦励磁コイル12は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル12A,12B(後述)の余弦コイルパターンが基板7の同一層(ここでは裏面)に配置される。第一受信アンテナコイル15は、第一余弦励磁コイル12と間隔をあけて径方向内側に配置され、回転中心Cの周囲を螺旋状に旋回するように導体を配索した形状に形成される。
第二余弦励磁コイル22は、往路コイル22Aと復路コイル22Bとを繋いだ形状に形成される。往路コイル22A及び復路コイル22Bは、上記の往路コイル21A及び復路コイル21Bを回転中心Cまわりに90度回転させた形状をなす。第二受信アンテナコイル25は、第二余弦励磁コイル22と間隔をあけて径方向内側に配置され、回転中心Cの周囲を螺旋状に旋回するように導体を配索した形状に形成される。
ここで、一対のくし型閉コイル(以下「くし型閉コイル対」ともいう)11A及び11B,12A及び12Bについて詳述する。図6に示すように、くし型閉コイル対11A及び11B,12A及び12Bは、一方向に延びる部分に凸形状(例えば直線的な矩形波形状,曲線的な矩形波形状,矩形波の角部分を丸めた形状等)を足し合わせたような櫛形状を二つ組み合わせて構成される。なお、正弦コイルパターンと余弦コイルパターンをなすくし型閉コイル対11A及び11B,12A及び12Bは、位相が互いにずれていることを除いて同様の形状であることから、以下の説明では正弦コイルパターンのくし型閉コイル11A,11Bに着目して説明する。
図5(a)及び図7に示すように、一対のくし型閉コイル11A,11Bは、第一くし型閉コイル11Aと、第二くし型閉コイル11Bとを有する。各くし型閉コイル11A,11Bは、回転中心Cを中心とした外円及び内円のそれぞれに沿って延びる円弧部11d,11fを有する。外円は基板7の外周縁のやや径方向内側に沿う円であり、内円は外円の径方向内側に位置する円である。各円弧部11d,11fは、接続部11Cの周辺で円が途切れた形状となっている。接続部11Cは、一対のくし型閉コイル11A,11Bを基板7の裏面のパターンを通じて互いに接続する部分(スルーホール)であり、正弦コイルパターンと同層(すなわち基板7のおもて面)に配置される。
第一くし型閉コイル11Aは、外円に沿う円弧部11dと、この円弧部11dに沿った円弧から内円側の円弧に向かって延びる第一凸部11eとを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第一凸部11eは、直線的又は曲線的な矩形波形状や直線と曲線とからなる略矩形波形状に形成された部分(上記の凸形状の部分)である。円弧部11dと第一凸部11eとは互いに重ならず、第一凸部11eの円弧部11d側の曲線部分と円弧部11dとの間には、わずかな隙間が形成される。第一くし型閉コイル11Aに交流電流が流れると、全ての第一凸部11eに同じ向きの磁束が発生する。なお、この磁束の向きは交流電流に従って変動する。
第二くし型閉コイル11Bは、内円に沿う円弧部11fと、この円弧部11fに沿った円弧から外円側の円弧に向かって延びる第二凸部11gとを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第二凸部11gは、第一凸部11eと同様、直線的又は曲線的な矩形波形状や直線と曲線とからなる略矩形波形状に形成された部分(上記の凸形状の部分)である。円弧部11fと第二凸部11gとは互いに重ならず、第二凸部11gの円弧部11f側の曲線部分と円弧部11fとの間には、わずかな隙間が形成される。また、第二くし型閉コイル11Bの第二凸部11gは、第一くし型閉コイル11Aの第一凸部11eに沿うとともに僅かな隙間をあけて径方向内側に配置される。第二くし型閉コイル11Bに交流電流が流れると、全ての第二凸部11gに同じ向きの磁束が発生する。なお、この磁束の向きは、第一くし型閉コイル11Aとは逆向きであり、且つ、交流電流に従って変動する。
電流の流れは図7に示す通りである。すなわち、第一くし型閉コイル11Aの円弧部11dの端部に設けられた接続部11C(図中a)に入力された電流は、図中bの方向(ここでは時計回り)に円弧部11dを流れて図中cを経由し、第一凸部11eに流れる。そして、図中dの方向(反時計回り)に第一凸部11eを流れて図中eを経由し、接続部11C(図中f)に流れる。ここまでが第一くし型閉コイル11Aである。この接続部11C(図中f)は、第二くし型閉コイル11Bの接続部11C(図中g)と接続されている。
接続部11C(図中g)に入力された電流は、図中hの方向(ここでは時計回り)に円弧部11fを流れて図中iを経由し、第二凸部11gに流れる。そして、図中jの方向(反時計回り)に第二凸部11gを流れて図中kを経由し、接続部11C(図中l)に流れる。ここまでが第二くし型閉コイル11Bである。このような電流の流れによって、図8に示すように、くし型閉コイル11A,11Bには磁束が発生し、この磁束はロータ2側の第一検出コイル13に鎖交して電流を発生させる。
なお、上記の通り、一対のくし型閉コイル11A,11Bと、一対のくし型閉コイル12A,12Bとは同様に構成されている。
すなわち、図5(b)及び図7に示すように、一対のくし型閉コイル12A,12Bは、第一くし型閉コイル12Aと、第二くし型閉コイル12Bとを有する。各くし型閉コイル12A,12Bは、回転中心Cを中心とした外円及び内円のそれぞれに沿って延びる円弧部12d,12fを有する。各円弧部12d,12fは、接続部12Cの周辺で円が途切れた形状となっている。接続部12Cは、一対のくし型閉コイル12A,12Bを基板7の裏面のパターンを通じて互いに接続する部分(スルーホール)であり、余弦コイルパターンと同層(すなわち基板7の裏面)に配置される。
第一くし型閉コイル12Aは、外円に沿う円弧部12dと、この円弧部12dに沿った円弧から内円側の円弧に向かって延びる第一凸部12eとを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第二くし型閉コイル12Bは、内円に沿う円弧部12fと、この円弧部12fに沿った円弧から外円側の円弧に向かって延びる第二凸部12gとを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。
次に、ロータ2の構成を詳述する。図4の平面図に示すように、基板8の一つの層(例えばおもて面)には、第一検出コイル13と、第一送信アンテナコイル14と、第二検出コイル23と、第二送信アンテナコイル24とが、径方向外側からこの順に配置される。第一検出コイル13は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル13A,13Bのコイルパターンからなる。くし型閉コイル対13A,13Bは、対向配置されるステータ3側のくし型閉コイル対11A及び11B,12A及び12Bと同様にパターンされており、第一くし型閉コイル13Aと、第二くし型閉コイル13Bとを有する。
各くし型閉コイル13A,13Bは、回転中心Cを中心とした外円及び内円のそれぞれに沿って延びる円弧部13d,13fを有する。各円弧部13d,13fは、接続部13Cの周辺で円が途切れた形状となっている。接続部13Cは、一対のくし型閉コイル13A,13Bを基板8の裏面のパターンを通じて互いに接続する部分(スルーホール)であり、このコイルパターンと同層(例えば基板8のおもて面)に配置される。
第一くし型閉コイル13Aは、外円に沿う円弧部13dと、この円弧部13dに沿った円弧から内円側の円弧に向かって延びる第一凸部13eとを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第二くし型閉コイル13Bは、内円に沿う円弧部13fと、この円弧部13fに沿った円弧から外円側の円弧に向かって延びる第二凸部13gとを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第一凸部13e及び第二凸部13gは、上記の第一凸部11eや第二凸部11gと同様、直線的又は曲線的な矩形波形状や直線と曲線とからなる略矩形波形状に形成された部分である。
第一送信アンテナコイル14は、第一検出コイル13と間隔をあけて径方向内側に配置され、回転中心Cの周囲を螺旋状に旋回するように導体を配索した形状に形成される。第二検出コイル23は、往路コイル23Aと復路コイル23Bとを繋いだ形状に形成される。往路コイル23Aは、例えば第二検出コイル23が配索される平面で、回転中心Cを通る仮想的な直線によって二分割された円環領域の一方において渦巻状に導体を配索した形状に形成される。また、復路コイル23Bは、上記の仮想的な直線によって二分割された円環領域の他方において渦巻状に導体を配索した形状に形成される。第二送信アンテナコイル24は、第二検出コイル23と間隔をあけて径方向内側に配置され、回転中心Cの周囲を螺旋状に旋回するように導体を配索した形状に形成される。
本実施形態のレゾルバ1では、くし型閉コイル対が、ステータ3に二組(正弦励磁コイル11,余弦励磁コイル12)設けられ、ロータ2に一組(検出コイル13)設けられる。本実施形態のレゾルバ1では、それぞれのくし型閉コイル対で形成される磁極のコイル面積は互いに異なるが、これらが互いに同等であってもよい。磁極のコイル面積(磁極面積)とは、図9(a)に示すように、例えば第一正弦励磁コイル11では、外側の円弧部11dと一つの第一凸部11eとで囲まれた略矩形状の面積S1と、内側の円弧部11fと一つの第二凸部11gとで囲まれた略矩形状の面積S2とを指す。なお、説明は省略するが、他の一対のくし型閉コイル12,13においても同様である。
図9(a)では、二つの面積S1,S2が互いに異なっているが、図9(b)及び(c)に示すように、二つの面積S1,S2が互いに同等であってもよい。図9(b)に示す例では、外側の円弧部11d′が、第一凸部11eの内側に入り込むように径方向内側に凸となるように湾曲して配索され、内側の円弧部11f′が、第二凸部11gの内側に入り込むように径方向外側へ凸になるように湾曲して配索されている。これにより、二つのコイル面積S1,S2が同一となっている。また、図9(c)に示す例では、外側の円弧部11d″が、第一凸部11eの内側に入り込むように部分的に太く形成され、内側の円弧部11f″が、第二凸部11gの内側に入り込むように部分的に太く形成されている。これにより、二つのコイル面積S1,S2が同一となっている。
[C.作用,効果]
(1)上述したレゾルバ1によれば、一対のくし型閉コイル11A及び11B,12A及び12Bのコイルパターンによって正弦コイル(本実施形態では第一正弦励磁コイル11)及び余弦コイル(本実施形態では第一余弦励磁コイル12)が形成されるため、基板7の同一層で正弦コイル11を完結でき、同様に、基板7の同一層で余弦コイル12を完結できる。
このため、例えば2層で一つの正弦コイルを形成し、別の2層で一つの余弦コイルを形成する従来のレゾルバと比較して、製造における積層ズレを低減できるためコイルパターンを高精度に形成できる。さらに、図8に示すように、正弦コイルを構成する一対のくし型閉コイル11A,11Bは基板7の同一層(例えば基板7のおもて面)に配置され、余弦コイルを構成する一対のくし型閉コイル12A,12Bも基板7の同一層(例えば基板7の裏面)に配置されるため、ロータ2側の検出コイル13までの軸方向距離(エアギャップ)が、各くし型閉コイル対において同一となる。したがって、磁束の向きが異なる二つの磁極の信号強度の差を低減でき、レゾルバ1の角度検出精度を高めることができる。
また、上述したレゾルバ1によれば、一対のくし型閉コイル11A及び11B,12A及び12Bが、内向きの第一凸部11e,12eと外向きの第二凸部11g,12gとから構成されているため、磁極対を周方向に隣接させることができる。これにより、各磁極と回転中心Cとの距離を揃えることができるため、信号強度を揃えることができ、レゾルバ1の角度検出精度をより高めることができる。
(2)また、図9(b)及び(c)に示すように、第一くし型閉コイル11A,12A及び第二くし型閉コイル11B,12Bで形成される磁極のコイル面積S1,S2が互いに同等なレゾルバ1であれば、各コイルから発せられる信号強度を揃えることができるため、レゾルバ1の角度検出精度をさらに向上させることができる。
(3)上述したレゾルバ1は、励磁コイル11,12,21,22と検出コイル13,23とが、ロータ2とステータ3とに対向配置された変調波型レゾルバであって、二相励磁単相出力型である。そして、第一受信アンテナコイル15の電圧の出力波形の位相変化に基づき回転角が求められるため、振幅変化に基づき回転角を求めるレゾルバのように出力波形の精度が限られることがなく、角度検出精度を高められる。
[D.第一変形例]
図11は、第一実施形態の第一変形例に係るレゾルバのステータ30を示す平面図である。本変形例に係るレゾルバのロータは図示を省略しているが、ロータ及びステータ30には、上記の実施形態と同様、軸倍角がnXの励磁コイル31,32及び検出コイルを含む第一コイル群と、軸倍角が1Xの励磁コイル41,42及び検出コイルを含む第二コイル群とが設けられる。ステータ30には、上記のステータ3と同様、第一励磁コイル31,32及び第二励磁コイル41,42と、第一受信アンテナコイル35及び第二受信アンテナコイル45とが設けられ、ロータには、上記のロータ2と同様、第一検出コイル及び第二検出コイルと、第一送信アンテナコイル及び第二送信アンテナコイルとが設けられる。本変形例に係るレゾルバにおいても、第一励磁コイル31,32及び第二励磁コイル41,42にはそれぞれ、電気角の位相が互いに90度相違する交流信号が入力される。
第一正弦励磁コイル31は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル31A,31Bの正弦コイルパターンが基板の同一層(ここではおもて面)に配置される。第一余弦励磁コイル32は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル32A,32Bの余弦コイルパターンが基板の同一層(ここではおもて面)に配置される。ただし、本変形例では、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32が複数(図11では四つずつ)設けられるとともに、各第一正弦励磁コイル31及び各第一余弦励磁コイル32が、ロータ及びステータ30の対向面で周方向に交互に隣接配置される。さらに、各々の第一励磁コイル31,32及び第一検出コイルに含まれる磁極間の周方向の間隔(周方向の幅)は同一とされる。
このように、第一励磁コイル31,32を同一平面上に配置することで、第一励磁コイル31,32の各々に対する第一検出コイルの距離を均一にすることができ、信号強度を揃えることができるため、レゾルバの角度検出精度を向上させることができる。また、第一励磁コイル31,32及び第一検出コイルの磁極の幅(周方向の幅)を揃えることで、第一励磁コイル31,32側で生成された磁束を効率よく第一検出コイルに作用させることができる。つまり、第一検出コイルの誘起電圧や励磁電流を大きくすることができ、出力信号のピークを上昇させて、望ましい形状の信号波形を取得することが容易となる。したがって、簡素な構成で角度誤差を小さくすることができるとともに、回転角の検出性能を改善できる。
本変形例のレゾルバでは、第一くし型閉コイル31A,32A及び第二くし型閉コイル31B,32Bを含む一対のくし型閉コイル(正弦コイル,余弦コイル)の各円弧部31d,31f,32d,32fが、円の一部が途切れた形状ではなく、中心角40度程度の円弧形状とされる。図11に示すレゾルバでは、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の各々が配置される領域(内円及び外円と回転中心Cを通る径方向に延びる二直線とで囲まれる領域)の形状が、円環を周方向に八等分した形状と部分円環形状となっている。言い換えると、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の各々は、対向面において部分円環領域に配置され、この領域内で互いに重ならないように隣接配置される。これにより、二組(正弦コイル,余弦コイル)のくし型閉コイル対を互いに同一層に配置できるため、第一励磁コイル31,32から第一検出コイルへと伝達される信号強度のばらつきを抑えることができ、検出性能を改善できる。
なお、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の個数は四つずつに限られないが、対向面を偶数個に等分した領域に交互に隣接配置されることが好ましい。この場合、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の数が同数となり、各コイルから発せられる信号強度を揃えることができるため、レゾルバの角度検出精度を向上させることができる。
図11に示すステータ30では、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32が、同一平面上において、回転中心Cに対して回転対称形状をなすように配索される。すなわち、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32を一組として四回の回転対称形状をなすように配置される。このように、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の各々が、励磁による磁束の向きが互いに相違する回転対称形状のコイルを同数含むことで、同相内でのコイル形状(くしの向き)による磁束差を平均化することができ、レゾルバの角度検出精度をさらに向上させることができる。
ここで、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32のペアの数(組数)について補足的に説明する。組数を一組または二組に設定した場合には、図11中で第一励磁コイル31,32が配置される円環状の領域において、左半面と右半面とのバランスが悪くなりやすく、検出器としてのロバスト性が低下する。したがって、組数は好ましくは三組以上とされる。また、組数を奇数に設定した場合にも、左半面と右半面とで第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の各々の数が相違することになってしまう。したがって、より好ましくは組数が偶数とされる。ただし、組数を増加させすぎると、図11中に示す第一励磁コイル31,32同士の隙間に多くのスペースを取られてしまい、特に小径のレゾルバでは不利となる。これらの点を考慮して、図11に示す第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32の組数は、四組に設定されている。
なお、電気角の位相が同一となるような位置に、第一正弦励磁コイル31及び第一余弦励磁コイル32をずらして配置してもよい。例えば、回転対称となる位置から、電気角で360度分(すなわち1極対分の機械角)だけ周方向に相違する位置にこれらの第一励磁コイル31,32をずらして配置してもよい。このように、第一励磁コイル31,32の位置を周方向に、電気角でN周期分移動させる(具体的にいえば、電気角で一周期分や二周期分移動させる)ことで、第一励磁コイル31,32間の隙間を広げることができ、内周側からの引き出し線をその隙間に通して同一平面内で配索することが容易となる。すなわち、隙間が広い部分に隣接するコイルの一方の始端及び終端を他方のコイルの始端及び終端と同位相でN周期電気角がずれた位置に設けることで、第一励磁コイル31,32側に生じる磁束の分布を適正化することができ、適切な出力信号を第一検出コイル側に誘起させることができる。なお、隙間の寸法は、少なくとも電気角で180度分(すなわち0.5極対分の機械角であって、一つの磁極分)に相当する寸法以上に設定される。
[E.第二変形例]
図12及び図13は、第一実施形態の第二変形例に係るレゾルバのロータ2′及びステータ30′をそれぞれ示す平面図である。本変形例のレゾルバは、軸倍角が1Xのコイルを使用する代わりに多極コイルを使用する点で、上記実施形態及び第一変形例とは異なる。
本変形例のロータ2′及びステータ30′には、軸倍角がnXの第一励磁コイル31′,32′及び第一検出コイル33′を含む第一コイル群と、軸倍角が(n-1)Xの第二励磁コイル41′,42′及び第二検出コイル43′を含む第二コイル群とが設けられる。なお、本変形例では、軸倍角を表すnの値は3以上の自然数である。第一コイル群と第二コイル群とは、径方向に互いに異なる位置に設けられる。これにより、第一コイル群及び第二コイル群を同一平面内に配置でき、信号強度を揃えることができるため、角度検出精度を向上させることができる。なお、本変形例のレゾルバでは、第二コイル群が第一コイル群の径方向内側に配置されるため、逆の構成(第一コイル群が径方向内側の構成)と比較して、周方向の磁極寸法(磁極の幅)を確保でき、回転角の検出性能を改善できる。
図12に示すように、ロータ2′には、第一検出コイル33′及び第二検出コイル43′と、第一送信アンテナコイル34′及び第二送信アンテナコイル44′とが設けられる。これら四種類のコイルはいずれも円環状であり、基板8′上において径方向外側からこの順に配置される。第一検出コイル33′は、後述の第一正弦励磁コイル31′,第一余弦励磁コイル32′に対してロータ2′の軸方向に対向する位置に配置される。第一検出コイル33′は、上記の第一検出コイル13と同様、一対のくし型閉コイル33A′,33B′のコイルパターンからなる。
また、本変形例のレゾルバでは、第二検出コイル43′も、第一検出コイル33′と同様に、一対のくし型閉コイル43A′,43B′のコイルパターンからなる。第二検出コイル43′は、後述の第二正弦励磁コイル41′,第二余弦励磁コイル42′に対してロータ2′の軸方向に対向する位置に配置される。ただし、第二コイル群が配置される領域の径方向寸法は、第一コイル群が配置される領域の径方向寸法よりも大きい。
図13に示すように、ステータ30′には、複数の第一励磁コイル31′,32′及び複数の第二励磁コイル41′,42′と、第一受信アンテナコイル35′及び第二受信アンテナコイル45′とが設けられる。これら四種類のコイルのうち励磁コイル31′,32′,41′,42′は環状であり、アンテナコイル35′,45′は円環状であり、基板7′上において径方向外側からこの順に配置される。本変形例に係るレゾルバにおいても、第一励磁コイル31′,32′及び第二励磁コイル41′,42′にはそれぞれ、電気角の位相が互いに90度相違する交流信号が入力される。
第一正弦励磁コイル31′は、第一変形例の第一正弦励磁コイル31と同様、一対のくし型閉コイル31A′,31B′のコイルパターンからなり、第一余弦励磁コイル32′は、第一変形例の第一余弦励磁コイル32と同様、一対のくし型閉コイル32A′,32B′のコイルパターンからなる。また、本変形例では、第二正弦励磁コイル41′も一対のくし型閉コイル41A′,41B′のコイルパターンからなり、第二余弦励磁コイル42′も一対のくし型閉コイル42A′,42B′のコイルパターンからなる。
本変形例のステータ30′では、上記の第一変形例のステータ30のように、第一正弦励磁コイル31′及び第一余弦励磁コイル32′が、ロータ2′及びステータ30′の対向面で周方向に交互に隣接配置されるとともに、第二正弦励磁コイル41′及び第二余弦励磁コイル42′も、同じ対向面で周方向に交互に隣接配置される。
本変形例のレゾルバでは、軸倍角が1X分だけ相違する二系統のコイルを経由して得られる交流信号を取得することができ、位相差の情報をロータ2′の絶対角に対して一対一に対応させることができる。したがって、バーニアの原理を利用して、簡素な構成で回転角の検出性能を改善できる。また、上記実施形態及び第一変形例と比較して、軸倍角が1Xのコイルを使用する代わりに多極コイルを使用するため、外来磁場の影響を受けにくくすることができる。これにより、磁気ノイズへの耐性を高めることができ、検出誤差の増大を防ぐことができる。
また、軸倍角がnXのコイルと1Xのコイルとを用いた場合と比較して、磁極サイズ差を小さくすることができ、磁界の強さの分布をほぼ均一にすることができる。なお、軸倍角がnXのコイルに適したエアギャップは、軸倍角が(n-1)Xのコイルに適したエアギャップに近い値となる。したがって、第一コイル群のエアギャップと第二コイル群のエアギャップとを揃えることができ、磁界の強さの分布を容易に適正化できる。
なお、軸倍角がnXの第一励磁コイル31′,32′と、軸倍角が(n-1)Xの第二励磁コイル41′,42′とを、上記実施形態のステータ3のように円環状に形成してもよい。言い換えると、軸倍角が1X分だけ相違する二系統のコイルを、実施形態のレゾルバ1に適用してもよい。この場合であっても、バーニアの原理を利用して、簡素な構成で回転角の検出性能を改善できる。
[2.第二実施形態]
図14は第二実施例としてのレゾルバ71の構造を示す模式図である。このレゾルバ71は単相励磁二相出力型のレゾルバ71であって、交流信号を入力するとともに振幅変調された信号から回転角を検出するインダクティブ型レゾルバ(インダクティブセンサ)である。レゾルバ71は、ロータ72(回転子)とステータ73(固定子)と制御装置74とを備える。ロータ72は、ステータ73に対して回転可能に軸支される円盤状の部材である。ステータ73は、図示しないケーシングに対して固定される円盤状の部材である。ステータ73には、励磁コイル81,86や検出コイル82,83,87,88が設けられる。一方、ロータ72にはコイルが設けられず、導体84,89が設けられる。
制御装置74は、ロータ72のステータ73に対する回転角を演算して出力するものである。制御装置74には、励磁コイル81,86に供給される交流信号を生成する信号生成回路75と、検出コイル82,83,87,88から返送される信号に基づき、回転角に対応する角度情報を出力する信号処理回路76とが内蔵される。信号生成回路75で生成された交流信号は、励磁コイル81,86に伝達され、ステータ73に所定の磁場が形成される。これを受けて、ロータ72の導体84,89の内部には渦電流が流れ、ステータ73の磁場を打ち消す磁場(反磁界)が生成され、磁場を遮蔽する。そしてロータ72の導体84,89の位置は回転角に応じて変化する。そのため、ステータ73側の検出コイル82,83,87,88には、回転角に応じて振幅変調された信号が返送される。この信号は信号処理回路76へと入力される。
図14に示すレゾルバ71のロータ72およびステータ73には、第一コイル群80と第二コイル群85とが設けられる。第一コイル群80は、軸倍角がnXの励磁コイルおよび検出コイルを含むコイル群である。これに対して、第二コイル群85は、軸倍角が1Xの励磁コイルおよび検出コイルを含むコイル群である。第一コイル群80および第二コイル群85は、径方向に互いに異なる位置に設けられる。例えば、第二コイル群85は、第一コイル群80の径方向内側に配置される。なお、第二コイル群85を第一コイル群80の径方向外側に配置してもよい。
励磁コイル81,86(第一励磁コイル81,第二励磁コイル86)は、第一励磁コイル81,第二励磁コイル86の間に軸方向の磁界を生じさせるコイルである。ステータ73と軸方向に対向するロータ72側の導体84,89(第一導体84,第二導体89)は励磁コイル81,86の磁界を受け、内部に渦電流を生じて励磁コイル81,86の磁界を打ち消す反磁界を生じる。このため導体84,89は励磁コイル81,86の磁界の一部を遮蔽する。励磁コイル81,86には、例えば所定振幅の交流信号が入力される。励磁コイル81,86に入力される交流信号の振幅は、制御装置74の指示により変更可能とされる。ここで、励磁コイル81,86に入力される交流信号の電圧値を「sinωct」と表現する。ωctは交流信号の角速度である。
検出コイル82,83,87,88は、励磁コイル81,86の磁界を検出する。軸方向に対向するロータ72側の導体84,89はロータ72の回転に伴って周方向に移動するため、導体84,89が励磁コイル81,86の磁界を遮蔽する部分はロータ角に応じて変化する。したがって、検出コイル82,83,87,88が検出する磁界もロータ角に応じて変化する。
第一コイル群80の検出コイル82,83には、第一正弦検出コイル82と第一余弦検出コイル83とが含まれる。同様に、第二コイル群85の検出コイル87,88には、第二正弦検出コイル87と第二余弦検出コイル88とが含まれる。第一正弦検出コイル82及び第二正弦検出コイル87はロータ角の正弦を検出し、第一余弦検出コイル83及び第二余弦検出コイル88はロータ角の余弦を検出する。
ここで、ロータ角をθとおけば、軸倍角がnXである第一正弦検出コイル82で得られる交流信号の電圧値は「sin(nθ)・sinωct」と表現され、第一余弦検出コイル83で得られる交流信号の電圧値は「cos(nθ)・sinωct」と表現される。同様に、軸倍角が1Xである第二正弦検出コイル87で得られる交流信号の電圧値は「sinθ・sinωct」と表現され、第二余弦検出コイル88で得られる交流信号の電圧値は「cosθ・sinωct」と表現される。このように、ロータ角θの変化に応じて検出コイル82,83,87,88の各々で得られる変調波の振幅が変化するため、これらの振幅に基づいてロータ角θを特定可能である。検出コイル82,83,87,88の各々で検出された信号は、制御装置74に入力される。
図15は、ロータ72に設けられる導体84,89のレイアウト例を示す図である。導体84,89は、ロータ72の回転角に応じて、励磁コイル81,86で生じた磁場の影響を受ける面積が変化する形状に形成される。具体的には、円環を周方向に多分割するとともに、その多分割された円盤片を周方向に沿って交互に削除したような形状(一つ飛ばしで円盤片を取り除くことによって、残った円盤片も一つ飛ばしで配置される形状)に形成される。図15に示す第一導体84は、軸倍角が32Xである場合のレイアウト例である。この第一導体84は、周方向に64等分された円環を交互に取り除いたレイアウトを有し、樹脂板上において合計32箇所に分散配置されている。また、図15に示す第二導体89は、軸倍角が1Xであるため、周方向に2等分された半円環形状となっている。なお、各導体84,89の形状は、図15に示すような「塗りつぶし状」でなくてもよく、例えば「外周のみを囲った閉じた環形状」であってもよい。
図16は、ステータ73に設けられる第一励磁コイル81,第一正弦検出コイル82,第一余弦検出コイル83,第二励磁コイル86,第二正弦検出コイル87,第二余弦検出コイル88のレイアウト例を示す図である。ここでは、第一励磁コイル81が、円盤状をなすロータ72との対向面において外周側を複数回にわたって周回する形状に配索されている。一方、第二励磁コイル86は、この対向面において回転軸Cに近い内周側を複数回にわたって周回する形状に配索されている。これらの励磁コイル81,86は、それぞれが第一コイル群80,第二コイル群85に専用のコイルというわけではなく、合わせて一つの励磁用コイルとして機能している。第一励磁コイル81よりも外側の領域と第二励磁コイル86よりも内側の領域では、互いに打ち消し合うような磁場が形成される。一方、第一励磁コイル81の内側かつ第二励磁コイル86の外側の領域では、互いに強め合うような磁場が形成される。このように、二つの励磁コイル81,86によって生成される磁場が、第一コイル群80,第二コイル群85の双方で利用される。また、第一コイル群80の検出コイル82,83は、第一励磁コイル81と第二励磁コイル86とに囲まれた円環状の領域のうち外周側に配置されている。一方、第二コイル群85の検出コイル87,88は、この円環状の領域のうち内周側に配置されている。
図16に示すように、第一正弦検出コイル82及び第一余弦検出コイル83は、ロータ72に対するステータ73の対向面において、基板7″のおもて面及び裏面のそれぞれに配置されている。このレイアウトは、図3における第一正弦励磁コイル11及び第一余弦励磁コイル12のレイアウトに対応しており、第一正弦検出コイル83及び第一余弦コイル84はそれぞれ一対のくし型閉コイルから構成される。
第一正弦検出コイル82は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル82A,82Bの正弦コイルパターンが基板7″の同一層(ここではおもて面)に配置される。第一余弦検出コイル83は、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイル83A,83Bの余弦コイルパターンが基板7″の同一層(ここでは裏面)に配置される。くし型閉コイル対82A及び82B,83A及び83Bは、第一実施形態と同様、一方向に延びる部分に凸形状を足し合わせたような櫛形状を二つ組み合わせて構成される。なお、正弦コイルパターンと余弦コイルパターンをなすくし型閉コイル対82A及び82B,83A及び83Bは、位相が互いにずれていることを除いて同様の形状である。
第一くし型閉コイル82A,83Aはいずれも、外円に沿う円弧部と、当該各円弧部に沿った円弧から内円側の円弧に向かって延びる第一凸部とを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第二くし型閉コイル82B,83Bはいずれも、内円に沿う円弧部と、当該各円弧部に沿った円弧から外円側の円弧に向かって延びる第二凸部とを組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる。第一実施形態と同様、第一くし型閉コイル82A及び第二くし型閉コイル82Bで形成される磁極のコイル面積は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
図16に示すように、第二正弦検出コイル87,第二余弦検出コイル88は、ロータ72の回転角に応じて巻き数が変化するように形成される。回転角と巻き数との関係は、例えば正弦波における角度と振幅との関係に対応するように設定される。また、第二正弦検出コイル87の巻き数が最大となる回転角の位相は、第二余弦検出コイル88の巻き数が最大となる回転角の位相に対して90度相違するように設定される。
第二実施形態のレゾルバ71では、図16に示すように、一対のくし型閉コイル82A及び82B,83A及び83Bのコイルパターンによって正弦コイル(本実施形態では第一正弦検出コイル82)及び余弦コイル(本実施形態では第一余弦検出コイル83)が形成されるため、基板7″の同一層で正弦コイル82を完結でき、同様に、基板7″の同一層で余弦コイル83を完結できる。このため、第一実施形態と同様、製造における積層ズレを低減できるためコイルパターンを高精度に形成できる。さらに、ロータ72側の第一導体84に対する検出コイル82,83の軸方向距離(エアギャップ)が、各くし型閉コイル対において同一となる。したがって、第一実施形態と同様、レゾルバ71の角度検出精度を高めることができる。
なお、本実施形態のレゾルバ71においても、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例で説明した変形例を採用可能である。すなわち、上記の第一変形例のレイアウトに対応するように、第一正弦検出コイル及び第一余弦検出コイルを複数(例えば図11のように四つずつ)設けるとともに、各第一正弦検出コイル及び各第一余弦検出コイルを、ロータ及びステータの対向面で周方向に交互に隣接配置してもよい。また、上記の第二変形例のように、第二正弦検出コイル87,第二余弦検出コイル88を多極コイルとしてもよい。
[3.その他]
上述した各レゾルバの構成は一例であって、上述したものに限られない。上記の実施形態及び各変形例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はなく、上記の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、必要に応じて取捨選択でき、あるいは適宜組み合わせることができる。
上記の各実施形態及び各変形例で例示したくし型閉コイルの形状は一例であり、具体的なコイル形状はこれに限定されない。例えば、一対のくし型閉コイルが一筆書きとなるように導体を配索してもよい。
また、例えば、図9(c)に示すように、導体の太さを部分的に変更してもよい。このような構成により、簡素な構成でコイル面積を容易に調節することができる。また、上記の実施形態では、導体が各磁極の周囲を一回周回する形状のコイルを例示したが、導体を複数回周回させた形状のコイルを使用してもよい。図10に示すステータ3′は、導体が各磁極の周囲を二回周回する形状(二重巻き)の正弦励磁コイル11′及び余弦励磁コイル12′を有し、図9(b)と同様に、磁極のコイル面積が同等になるように各コイル11′,12′の円弧部が凸状に湾曲している。導体の周回回数を増加させることで、磁束密度を増加させることができ、回転角の検出性能を改善することができる。なお、第二実施形態のレゾルバ71においても同様に、導体の太さを部分的に変更してもよいし、導体を複数回周回させた形状のコイルを使用してもよい。
また、上記の第一実施形態のステータ3では、基板7のおもて面と裏面のそれぞれにステータ片3-1,3-2が設けられているが、二枚の基板7のそれぞれに正弦コイルパターン及び余弦コイルパターンを形成し、二枚の基板7を重ね合わせる(積層する)ことで一つのステータ3を構成してもよい。
上記の第一実施形態及びその変形例では二相励磁単相出力型のレゾルバを例示したが、単相励磁二相出力型のレゾルバに同様の構成を適用してもよい。この場合、ロータ側に設けられる一相の励磁コイルから発せられる磁束、ステータ側の正弦コイル及び余弦コイルで検出することとなる。また、二相励磁二相出力型のレゾルバに同様の構成を適用してもよい。この場合、ロータ側に設けられる検出コイルとステータ側に設けられる励磁コイルがいずれも、正弦コイル及び余弦コイルとなる。
1,71 レゾルバ
2,2′,72 ロータ(回転子)
2A コア
3,3′,30,30′,73 ステータ(固定子)
3A コア
6,76 信号処理回路
7,7′,7″ 基板
8,8′,8″ 基板
10 第一コイル群
11,11′,31,31′ 第一正弦励磁コイル(励磁コイル,正弦コイル)
11A,31A,31A′ 第一くし型閉コイル
11B,31B,31B′ 第二くし型閉コイル
11C 接続部
11d,11d′,11d″,31d 円弧部
11e 第一凸部
11f,11f′,11f″,31f 円弧部
11g 第二凸部
12,12′,32,32′ 第一余弦励磁コイル(励磁コイル,余弦コイル)
12A,32A,32A′ 第一くし型閉コイル
12B,32B,32B′ 第二くし型閉コイル
12C 接続部
12d 円弧部
12e 第一凸部
12f 円弧部
12g 第二凸部
13,33′ 第一検出コイル(検出コイル)
14,34′ 第一送信アンテナコイル(アンテナコイル)
15,35′ 第一受信アンテナコイル(アンテナコイル)
80 第一コイル群
81 第一励磁コイル
82 第一正弦検出コイル(検出コイル,正弦コイル)
82A 第一くし型閉コイル
82B 第二くし型閉コイル
83 第一余弦検出コイル(検出コイル,余弦コイル)
83A 第一くし型閉コイル
83B 第二くし型閉コイル
84 第一導体
85 第二コイル群
86 第二励磁コイル
87 第二正弦検出コイル
88 第二余弦検出コイル
89 第二導体
C 回転中心

Claims (8)

  1. ロータのステータに対する回転角を検出するレゾルバであって、
    前記ロータまたは前記ステータに設けられ、シート状の基板に形成された励磁コイルと、
    前記ロータまたは前記ステータに設けられ、シート状の基板に形成された検出コイルと、
    前記励磁コイルおよび前記検出コイルのいずれか一方は、電気角の位相が互いに90度相違する交流信号が入力される正弦コイル及び余弦コイルであり、
    前記正弦コイルは、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイルの正弦コイルパターンが前記基板の同一層に配置され、
    前記余弦コイルは、互いに接続されて磁極を形成する一対のくし型閉コイルの余弦コイルパターンが前記基板の同一層に配置されており、
    各々の前記一対のくし型閉コイルは、
    前記ロータの回転中心を中心とした外円に沿う円弧部、及び、当該円弧部に沿った円弧から前記回転中心を中心とし前記外円の径方向内側に位置する内円側の円弧に向かって延びる第一凸部を組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる第一くし型閉コイルと、
    前記内円に沿う円弧部、及び、当該円弧部に沿った円弧から前記外円側の円弧に向かって延びる第二凸部を組み合わせた形状をなすように導体を配索してなる第二くし型閉コイルと、を有する
    ことを特徴とする、レゾルバ。
  2. 前記第一くし型閉コイル及び前記第二くし型閉コイルで形成される磁極のコイル面積が互いに同等である
    ことを特徴とする、請求項1記載のレゾルバ。
  3. 前記正弦コイル及び前記余弦コイルは、一枚の基板の同一面に配置される
    ことを特徴とする、請求項1又は2記載のレゾルバ。
  4. 前記正弦コイル及び前記余弦コイルは、一枚の基板の反対面に配置される
    ことを特徴とする、請求項1又は2記載のレゾルバ。
  5. 前記励磁コイルと前記検出コイルとが、前記ロータと前記ステータとに対向配置される変調波型レゾルバである
    ことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のレゾルバ。
  6. 前記レゾルバは、二相励磁単相出力型である
    ことを特徴とする、請求項5記載のレゾルバ。
  7. 前記回転角を演算して出力する信号処理回路を備え、
    前記ロータ及び前記ステータはいずれも、前記基板に設けられたシート状のアンテナコイルを有し、
    前記信号処理回路は、前記ステータ側に設けられた前記アンテナコイルの電圧の出力波形の位相変化に基づいて前記回転角を求める
    ことを特徴とする、請求項6記載のレゾルバ。
  8. 前記励磁コイルおよび前記検出コイルが、ともに前記ステータに設けられるとともに、
    前記ロータが、前記回転角に応じた大きさで前記励磁コイルの磁界を打ち消す方向に反磁界を生成する導体を有するインダクティブ型レゾルバである
    ことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のレゾルバ。
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